斜巷"行車不行人"智能控制管理系統(tǒng)設計

引言

隨著智能礦山應用技術的不斷發(fā)展,煤礦自動化系統(tǒng)將能通過運用各種感知技術,更加全面、準確、實時地感知人、物和環(huán)境的信息,實現(xiàn)自動控制及無人值守。煤礦斜巷主要擔負著礦井材料、設備運輸及人員運輸、行走等任務。因軌道運輸與人員行走同巷布置,如控制系統(tǒng)或設備配套不到位,易出現(xiàn)軌道提升機運行期間施工人員進入提升機運行區(qū)域的現(xiàn)象,對人員安全構成威脅:或人員、物料運輸期間跑車防護裝置動作不正常,造成斜巷運輸?shù)拇嬖诎踩L險。因此,建設斜巷"行車不行人"智能管理系統(tǒng)顯得尤為重要。

1系統(tǒng)組成

如圖1所示,斜巷"行車不行人"智能管理系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)傳輸部分、現(xiàn)場監(jiān)控部分等組成。

2系統(tǒng)設計和功能

2.1地面監(jiān)控中心

地面監(jiān)控中心設置在調(diào)度中心,主要包括工作站、服務器、語音報警裝置、UPS等設備,同時部署組態(tài)軟件、圖像智能分析軟件、系統(tǒng)聯(lián)動軟件、智能閉環(huán)管理軟件等,具有實時顯示機車位置和運行方向,司控道岔的開閉及到位狀態(tài),斜巷防跑車和跑車防護裝置的狀態(tài),斜巷絞車主電機電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù),電機溫度、軸承溫度、油溫、水溫,提升機的開停狀態(tài)等功能:還能實現(xiàn)人員闖入報警、人員離開自動記錄等。

2.2數(shù)據(jù)傳輸部分

利用工業(yè)以太網(wǎng)或通信光纜進行數(shù)據(jù)傳輸,主要傳輸自動化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)、人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)及報警聯(lián)動數(shù)據(jù)等。

2.3現(xiàn)場監(jiān)控部分

現(xiàn)場監(jiān)控部分主要包括自動化控制系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、圖像智能識別系統(tǒng)和智能聯(lián)動系統(tǒng)。

2.3.1自動化控制系統(tǒng)

宜采用PLC作為控制核心,實現(xiàn)絞車上行或下行、跑車防護裝置落下或提起、司控道岔直道或彎道的控制:同時負責采集絞車電機的電壓、電流、制動壓力、工作壓力、伺服壓力,機車速度、位置,司控道岔狀態(tài),擋車欄狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

自動化控制系統(tǒng)應具備通信聯(lián)絡、打點及擴音廣播功能,即實現(xiàn)沿線通話和擴音預警功能。在上平臺、中間片盤和底部車場安裝礦用擴音電話,同時將礦用擴音電話通過以太網(wǎng)接入到地面監(jiān)控中心工作站。有突發(fā)情況時,地面監(jiān)控中心可實現(xiàn)整條巷道的擴音廣播。

自動化控制系統(tǒng)應實現(xiàn)道岔自動控制,并采集道岔的狀態(tài)。

自動化控制系統(tǒng)應實現(xiàn)跑車防護裝置自動控制,并采集擋車欄的狀態(tài)。正常擋車欄未常閉,當機車接近時,擋車欄自動升起:機車通過后擋車欄落下。

2.3.2人員定位系統(tǒng)

應建立覆蓋整條斜巷及附近片盤的人員定位系統(tǒng)。人員定位系統(tǒng)具備實時軌跡跟蹤功能,既可對人員的活動路線進行跟蹤,實時描繪運動軌跡,還可對歷史軌跡進行回放,掌握人員詳細工作路線和時間,在進行救援或事故分析時可提供有效的線索或證據(jù):具備求救報警功能,人員出現(xiàn)異常情況時,可通過定位終端向系統(tǒng)發(fā)出報警求救信號,地面監(jiān)控界面立即顯示出報警提示,使警報發(fā)出人和所在地點一目了然:具備區(qū)域禁止/限制報警功能功能,即井下人員進入禁區(qū)或無權限進入的區(qū)域時,系統(tǒng)發(fā)出報警提示:具備超時超員報警功能,即當人員在井下停留的時間超過系統(tǒng)設置的時間,則系統(tǒng)發(fā)出超時報警提示,某一區(qū)域人員或全礦下井人員超過限定人數(shù)時,系統(tǒng)發(fā)出超員報警提示。

2.3.3圖像智能識別系統(tǒng)

建設一套基于目標行為的智能監(jiān)控系統(tǒng)。在人員出入口及危險區(qū)域安裝礦用紅外攝像儀紅外傳感器,用于人員抓拍,開車前巡視巷道,確保巷道內(nèi)無行人,管理崗位工人,井下安裝隔爆計算機、超腦硬盤錄像機,對采集的圖像進行處理,當發(fā)現(xiàn)違章人員后,與人員定位系統(tǒng)結合,識別出具體人員:同時給斜巷運輸控制系統(tǒng)發(fā)送停車信號,確保及時停車。

系統(tǒng)提取視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、人員定位子系統(tǒng)和聲光報警子系統(tǒng)的參數(shù)信息,再通過智能視頻分析算法進行自動分析,利用智能一體化攝像機自動報警,結合便攜式攝像機進行可視化隱患排查,實現(xiàn)安全信息可知、現(xiàn)場情況可視、安全事故可防、危險源及不安全行為可控及相關應用。系統(tǒng)對危險區(qū)域能夠識別違章人員和事件,能夠記錄相關信息,能夠跟蹤違章行為的處理結果,超期未處理的會給管理者發(fā)送相關信息,提醒管理者及時處理。

圖像智能識別系統(tǒng)的主要特點:

(1）實現(xiàn)不安全行為的自動識別、自動預警:

(2）實現(xiàn)現(xiàn)場不安全行為的自動拍照、自動錄像:

(3）實現(xiàn)隱患排查的可視化、科學化、精細化:

(4）實現(xiàn)對違章人員、違章時間、違章地點、違章行為信息的自動獲取以及閉合處理流程:

(5）實現(xiàn)聲光報警聯(lián)動,第一時間發(fā)現(xiàn)違章同時啟動現(xiàn)場聲光報警:

(6）實現(xiàn)地面遠程"一鍵抓違章"功能:

(7）實現(xiàn)井下"一鍵報警"直達地面,現(xiàn)場畫面彈窗直播功能。

通過圖像智能識別系統(tǒng),管理人員能夠直觀、快捷地了解生產(chǎn)一線情況,掌握井上、井下重要設備的實時工況:可以在作業(yè)區(qū)域設置相應規(guī)則,當監(jiān)視到井下作業(yè)區(qū)域內(nèi)作業(yè)人員即將觸發(fā)"三違"時,系統(tǒng)發(fā)送控制指令,實現(xiàn)現(xiàn)場的實時聲光報警,并可以對現(xiàn)場作業(yè)人員進行語音警示,及時制止違章行為。圖像智能識別系統(tǒng)可以大幅降低安全生產(chǎn)成本,真正實現(xiàn)實時、智能、快速預警,有助于提高安全生產(chǎn)的自動化水平,降低事故發(fā)生率,節(jié)省人力、物力開支。

2.3.4智能聯(lián)動系統(tǒng)

實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、圖像智能識別系統(tǒng)之間的聯(lián)動,主要包含以下內(nèi)容:

在絞車運行過程中,如果有人誤入斜巷,可以通過圖像智能識別系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常,并在絞車房顯示器自動彈出該處視頻監(jiān)控畫面,同時圖像智能識別系統(tǒng)向絞車自動化控制系統(tǒng)發(fā)送報警信號,斜巷的聲光報警器啟動提醒警告行人"您已進入危險區(qū)域,請立即離開",同時絞車房內(nèi)的聲光報警器提醒絞車司機"有人進入行車巷道,請減速慢行",自動化控制系統(tǒng)收到信號后,在操作界面提醒絞車司機,并緩慢停車:在地面監(jiān)控中心的工作站可自動彈出闖入人員信息。

絞車啟動前,如果斜巷區(qū)域內(nèi)有人作業(yè)或行走,絞車房聲光報警器啟動,提醒絞車司機"有人作業(yè),請勿啟動絞車",絞車房顯示器自動彈出該處視頻監(jiān)控畫面和人員信息,同時自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)閉鎖,不能啟動絞車。

3結語

隨著礦井自動化、信息化水平的逐漸提升,煤礦對自動化控制、系統(tǒng)融合要求越來越高。斜巷"行車不行人"智能控制管理系統(tǒng)以自動化控制為核心,以圖像智能識別為偵查手段,以系統(tǒng)融合聯(lián)動為安全保障,有效提高了煤礦安全生產(chǎn)水平。該系統(tǒng)已在中煤華晉能源有限公司得到應用,實踐表明,該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。